IWS
NOUVELLES
médecine/sciences 1991 ; 7 : 187O
uelle taille pour l'univers des exons
?
Le nombre de protéines qui pour raient théoriquement être fabriquées à partir des 20 acides aminés formant leur ossature défie l'imagination. Si l'on considère qu'un exon moyen code pour un peptide de 40 acides aminés, le nombre de combinaisons est de 10 52 , ce qui rendrait illusoire
toute tentative de systématisation. Ce chiffre pourrait toutefois être beau coup plus faible si l'on admet qu 'au départ il n'existait qu'un nombre limité d'exons, et qu 'une redistribu tion par brassage d'ex ons (exon shuj jling) se trouvait à 1 'origine de la
diversité d'aujourd'hui.
L'idée que les protéines actuelles dérivent d'un fond commun de modules, ou motifs, est dans l'air depuis plusieurs années, mais résul tait jusqu'à présent d'une intuition, certes fondée sur des exemples mais ne reposant sur aucune donnée quan titative. C 'est donc le mérite d'une équipe de Harvard dirigée par Wal ter Gilbert d'avoir tenté d'évaluer « l'univers des exons '' dans un arti cle de Science [ 1 ) , commenté dans la même revue par Ann Gibbons [2). Il a fallu aux auteurs adopter des méthodes d'abord théoriques et de calcul qui comportent nécessairement une part d'arbitraire . Ils ont com mencé par collecter environ 2 500 sé quences connues d'exons conservés dans les banques de données de Gen bank et de l'EMBL, en acceptant des exons codant pour au moins 20 aci des aminés, avec un pic à 40-50 aci des aminés. Ils ont éliminé celles qui proviennent de duplications ou qui sont directement dérivées les unes des
mis n ° 2, vol. 7, février 91
autres, pour éviter les répétitions. Ils ont ensuite repéré, en les examinant par paires, les similarités entre exons par rapport à ce que donnerait une répartition statistique, en utilisant la méthode de calcul appelée de Monte Carlo. Ils sont ainsi parvenus à con clure à l'existence d 'un univers de 1 000 à 7 000 exons ongmaux, dépourvus de répétitions. Ce résultat peut paraître imprécis ; en réalité, ce qui importe, c'est l'ordre de gran deur et la conclusion que le nombre d'exons initiaux utilisés comme maté riaux de base pour la construction des protéines est limité.
Bien entendu ce travail prête à de nombreuses critiques : il se fonde sur les séquences connues, alors que beaucoup d'entre elles restent à découvrir ; il ne tient compte que des gènes eucaryotes, et l'introduction des procaryotes élargirait le nombre des séquences. Le résultat est donc probablement minoré, mais l'ordre de grandeur ne changerait pas. D'autres critiques ont été émises ; elles sont mineures pour la plupart ; la plus grave est que les méthodes de calcul, certes parfaitement standardi sées, seraient ici appliquées à tort. Quoi qu'il en soit, le travail de Dorit et al. a l'immense qualité de consti tuer une première tentative pour essayer de comprendre l'origine de la diversité actuelle. Cette origine, à partir de modules préfabriqués, aurait permis d'accélérer l'évolution. Le prix à payer aurait été le sacri fice d'une grande partie de la diver sité théoriquement possible. En fait , les études de modèles de structure
des protéines suggèrent que le nom bre des formes tridimensionnelles est faible. Unger et al. (cité dans ( 1 )) ont examiné les structures de chaque séquence de six acides aminés en trois dimensions, et conclu que l 'on
trouve seulement 80 types possibles au lieu des 10 8 théoriques. On peut concevoir que des exons homologues adoptent des configurations sembla bles au sein de protéines différentes. C'est ainsi que, pour les auteurs, une protéine de 200 acides aminés peut
résulter de 1 ' arrangement de cinq modules de 40 acides aminés chacun,
ce qui, avec 5 000 exons de base, donne 25 000 combinaisons, au lieu des 20 2 000 solutions possibles à par
tir d'une " recherche au hasard »
acide aminé par acide aminé. Il est
donc probable que le processus que
nous envisageons assortiment
réduit d'exons au départ, puis
dupli-cations et divergences - limite la
....
diversité des structures des protéines
...
et n'a pas laissé le temps à la nature
de chercher, dans chaque cas, la
séquence la plus efficace dont elle
aurait pu rêver.
J.-C. D .
1 . Dorit RL, Schoenbach L , G ilbert W. How big is the universe of exons ? Science 1 990 ; 250 : 1 3 77-82 .
2 . Gibbons A. Calculating the original family of cxons. Science 1 990 ; 250 : 1 342.
